BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar belakang Bagi manusia air adalah salah satu kebutuhan utama.
Hal ini
dikarenakan manusia tidak hanya membutuhkan air untuk kebutuhan tubuh (minum) tetapi juga membutuhkan air untuk berbagai kebutuhan lain, seperti mencuci, memasak, dan lainnya. Manusia sering dihadapkan pada situasi yang sulit ketika sumber air tawar sangat terbatas dan di lain pihak terjadi peningkatan kebutuhan. Selain itu, mengingat bahwa berbagai penyakit dapat dibawa oleh air kepada manusia yang memanfaatkannya, maka tujuan utama penyediaan air bersih atau air minum bagi masyarakat adalah untuk mencegah penyakit yang dibawa oleh air. Penyediaan air bersih selain kuantitas kualitasnya pun harus memenuhi standar yang berlaku. Air minum yang memenuhi baik kuantitas maupun kualitas sangat membantu menurunkan angka kesakitan penyakit perut terutama penyakit diare. Sehingga pengawasan terhadap kualitas air minum agar tetap memenuhi syarat kesehatan. Debit air sebagian sungai di Indonesia pada beberapa tahun terakhir berkurang jauh dibanding 15-20 tahun lalu disebabkan adanya kerusakan lingkungan di hulu sungai. Secara keseluruhan, kondisi hulu sungai yang berada dalam kondisi baik saat ini hanya 15 persen sampai 20 persen. Sebagian besar kawasan hulu sungai di Indonesia adalah milik masyarakat, sehingga mereka merusaknya dengan sesuka hati. Berdasarkan hasil pemantauan kualitas air sungai (PKA) di 33 provinsi yang dilakukan oleh pusat sarana pengendalian dampak lingkungan (Sarpedal) Kementerian Lingkungan Hidup tahun 2011, sebanyak 32 dari 51 sungai besar di Indonesia saat ini tercemar berat, 16 sungai tercemar sedang-berat, dan hanya satu sungai yang masih memenuhi standar baku mutu, yakni sungai Lariang di Sulawesi Tengah. Pencemaran sungai yang terjadi di Indonesia merupakan ancaman besar bagi kesehatan masyarakat mengingat tidak sedikit PDAM di Indonesia yang mengambil bahan baku airnya berasal dari sungai. Dengan tingginya 1
tingkat pencemaran air sungai memberi dampak pada kesehatan manusia yang memanfaatkan airnya antara lain semakin meningkatnya tingkat kematian bayi akibat diare. Sebagai contoh adalah PDAM kota Surabaya yang mengambil bahan baku airnya dari Kali Surabaya. Hal ini sudah jelas bertentangan dengan syarat kelayakan air minum dimana air minum harus berasal dari bahan baku air kelas I sedangkan Kali Surabaya memiliki kelas air II. Permasalahan yang terjadi tidak hanya berhenti pada ketidaklayakan mutu air minum yang dikonsumsi oleh masyarakat melainkan juga tingginya biaya yang harus dikeluarkan untuk mendapatkan air dengan kualitas yang kurang baik. Belakangan ini, terdapat rencana kenaikan tarif bahan baku mutu air di beberapa PDAM di Indonesia seperti yang terjadi di PDAM Kota Surabaya. Kenaikan tarif baku mutu akan berdampak pada kenaikan ongkos produksi. Jika memang pengaruhnya tidak signifikan, maka harga air PDAM bisa dikendalikan. Kalau tidak bisa diatasi akibat kenaikan tarif baku mutu yang tinggi, tentu akan bisa mempengaruhi harga jual air PDAM ke konsumen. Rencana kenaikan tarif bahan baku mutu yang tinggi, tidak dibarengi dengan peningkatan kualitas bahan baku mutu air. Bahkan saat ini ada kecenderungan kualitas bahan baku mutu yang berasal dari Sungai Surabaya ini semakin menurun. Lembaga Kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah
atau
Ecological Observation and Wetlands Conservation (Ecoton) menyarankan untuk mengkaji ulang pemanfaatan air sungai Surabaya sebagai bahan baku mutu air PDAM pasalnya, pencemaran yang terjadi sudah semakin parah. Hal ini dibuktikan dengan telah terjadinya feminisasi ikan yang disebabkan limbah urin perempuan yang mengkonsumsi pil kontrasepsi, terkena bahan kimia seperti pestisida, PCB, logam berat, deterjen, plastilizer (bahan pembuat plastik) dan shampo serta obat-obatan kimia. Ini terjadi karena Kali Surabaya selama hampir 30 tahun terakhir menjadi saluran pembuangan
2
limbah kimia industri, tempat sampah besar dan WC Umum yang bebas dibuangi kotoran manusia, air kencing dan sampah. Untuk itu diperlukan suatu alternative pemenuhan kebutuhan air bersih dan air minum yang berkualitas dan tidak membahayakan masyarakat. Mengingat melimpahnya sumber daya air yang berasal dari laut, maka perlu dikaji tentang kemungkinan dimanfaatkannya air laut sebagai bahan baku pemenuhan kebutuhan air bersih bagi masyarakat serta kelebihan yang mungkin didapat ketika menggunakan air laut sebagai bahan baku air PDAM. Proses pengolahan air asin menjadi air tawar disebut proses Desalinasi air laut yang salah satunya dilakukan dengan sistem osmosis balik. 1.2
Rumusan masalah a. Bagaimana tingkat kualitas dan ketersediaan air laut untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pemenuhan kebutuhan air bersih dan air minum di masyarakat? b. Bagaimana manfaat yang ditimbulkan (kesehatan dan finansial) dari pengolahan air laut menjadi air bersih atau air minum jika dibandingkan dengan air sungai? c. Proses seperti apa serta alat apakah yang diperlukan dalam proses pemanfaatan air laut menjadi air bersih dan air minum dengan cara osmosis balik?
1.3
Tujuan a.
Mengetahui kemungkinan dimanfaatkannya air laut sebagai bahan baku pemenuhan air bersih di masyarakat ditinjau dari kualitas dan tingkat ketersediaannya
b.
Mengetahui pengertian pengolahan air laut dengan system osmosis balik
3
c.
Mengetahui manfaat (kesehatan dan finansial) pengolahan air laut sebagai sumber bahan baku air bersih dan air minum dibandingkan dengan air sungai
d.
Mengetahui metode/proses pengolahan air laut dengan system osmosis balik serta peralatan yang digunakan dalam mengolah air laut menjadi air bersih ataupun air minum
1.4
Manfaat a.
Memberikan alternative pilihan dalam mengatasi permasalahan meningkatnya biaya pembelian bahan baku air untuk pemenuhan kebutuhan air bersih yang dibarengi penurunan kualitas air sungai sebagai bahan baku awal
b.
Memberikan solusi terhadap permasalahan kesehatan yang mungkin muncul akibat rendahnya kualitas bahan baku air yang dikonsumsi masyarakat untuk kebutuhan sehari-harinya
c.
Sebagai sumber referensi bagi pembaca tentang pengolahan air laut dengan system osmosis balik serta manfaatnya
4
BAB 2 KAJIAN TEORI 2.1
Pengertian Air Laut Laut adalah kumpulan air asin dalam jumlah yang banyak dan luas yang menggenangi dan membagi daratan atas benua atau pulau.(Kamus Besar Bahasa Indonesia Edidi keempat-2008 ). Jadi laut merupakan air yang menutupi permukaan tanah yang sangat luas dan umumnya mengandung garam dan berasa asin. Biasanya air mengalir yang ada di darat akan bermuara ke laut. Air laut merupakan campuran dari 96,5% air murni dan 3,5% material lainnya seperti garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut.Air laut mengandung garam, oleh karena itu rasanya menjadi asin. Rata-rata air laut mengandung 3,5 % garam. Artinya dalam setiap 1 kg air laut kandungan garamnya sebanyak 35 gram.
2.2
Perbedaan Air Laut dengan Air Tawar a.
Air laut mempunyai rasa asin, sedangkan air tawar tidak. Hal ini karena air laut mengandung kadar garam sebanyak 3,5 %, sedangkan air tawar tidak mengandung garam.
b. Kuantitas air laut di bumi jauh lebih besar dari pada jumlah air tawar. 97% air di bumi adalah air laut, dan hanya 3% berupa air tawar. c.
Air laut lebih padat dari pada air tawar, karena kadar garam yang terkandung dalam air laut menambah massa namun tidak mempengaruhi volume dari air laut tersebut.
d. Air laut mengandung ion terlarut lebih besar dari pada air tawar. Ion-ion yang keberadaannya melimpah di dalam air laut adalah natrium, klorida, magnesium, sulfat, dan kalsium. e.
Kandungan unsur kimia dalam air laut: Clorida (Cl), Natrium (Na), Magnesium (Mg), Sulfur (S), calium (Ca), Kalsium (K), Brom (Br), Carbon (C), Cr, B. Sedangkan kandungan unsur kimia dalam air tawar: zat kapur, besi, timah, magnesium, tembaga, sodium, chloride, dan chlorine.
2.3
Manfaat Pengelolaan Air Laut 5
1. Memberikan solusi terhadap krisis air bersih. Dengan adanya pengelolaan air laut menjadi air tawar yang dapat dikonsumsi masyarakat dapat mengatasi adanya krisis air bersih. 2. Pengelolaan air laut menjadi air tawar yang layak konsumsi bisa mengurangi penggunaan air bawah tanah yang diyakini sebagai penyebab utama penurunan tanah di beberapa tempat di Indonesia. 3. Dalam penggelolaan air laut yang mengandung garam menjadi air tawar ini bisa menghasilkan garam dapur yang juga dapat dikonsumsi. 4. Pengelolaan air laut menjadi air tawar ini juga bisa menjadi sebuah kesempatan bisnis yang menguntungkan bagi perusahaan air minum nasional maupun internasional untuk mampu menyediakan air minum sehat bagi pelanggannya 2.4
Definisi Desalinasi Air Laut Dengan Sistem Osmosis Balik Desalinasi
merupakan suatu teknologi pengolahan air. Desalinasi
merupakan proses untuk mendapatkan air dengan kemurnian tinggi atau untuk memperoleh air bersih dari air yang memiliki kadar garam tinggi, seperti air laut. Ada beberapa penjelasan tentang desalinasi ini, salah satunya yaitu mengartikan bahwa Desalinasi berarti hanya suatu proses pemisahan air tawar dari air asin. Ada juga yang mengartikan bahwa desalinasi merupakan proses untuk menghilangkan kandungan garam di air yang terdiri dari cation (ion positif) dan anion (ion negative). Menurut Retno, 2001 Proses desalinasi biasanya digunakan untuk mengolah air laut menjadi air bebas mineral yang dapat dikonsumsi oleh manusia. Ada beberapa teknologi dalam proses desalinasi, yakni proses distilasi atau penguapan, teknologi proses dengan menggunakan membrane atau filtrasi, dan proses pertukaran ion. Proses desalinasi dengan cara distilasi adalah metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih.. Sedangkan pada proses dengan cara membrane adalah pemisahan air laut dengan air tawar dengan cara pemberian tekanan dan menggunakan membran reserve osmosis atau dengan cara elektrodialisa. 6
Pada sistem desalinasi dengan menggunakan membrane RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Reverse osmosis (Osmosis terbalik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah Berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel. Membran semipermeabel ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari "solvent" berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran. Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi "solute" tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah "solute" rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Dalam istilah lebih mudah, reverse osmosis adalah mendorong sebuah solusi melalui filter yang menangkap "solute" dari satu sisi dan membiarkan pendapatan "solvent" murni dari sisi satunya. Reverse osmosis merupakan suatu metode pembersihan melalui membran semi permeable. Pada proses membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul, dimana suatu tekanan tinggi diberikan melampaui tarikan osmosis sehingga akan memaksa air melalui proses osmosis terbalik dari bagian yang memiliki kepekatan tinggi ke bagian yang mempunyai kepekatan rendah. Selama proses tersebut terjadi, kotoran dan bahan yang berbahaya akan dibuang sebagai air tercemar (limbah). Molekul air dan bahan mikro yang berukuran lebih kecil dari Reverse Osmosis akan tersaring melalui membran. Di dalam membran Reverse Osmosis tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih 7
besar daripada molekul air misalnya molekul garam, besi dan lainnya, akan terpisah dan dalam membran osmosis balik harus mempunyai persyaratan tertentu, misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus <0,1>. 2.5
Peralatan Desalinasi dengan Sistem Osmosis Balik Untuk merakit suatu unit RO diperlukan beberapa alat pendukung seperti : Mesin Las, Bor listrik, Alat potong/gergaji, Obeng, Palu, Lem, Kunci, Gurinda dan alat pertukangan.
Pompa Jet Pump
Pompa Semi Jet
Pompa Celup
Gambar 1. Pompa Air Baku dan Pompa Celup
Tangki Reaktor Tangki Kimia dan Pompa Dosing Gambar 2. Tangki Reaktor, Tangki Kimia dan Pompa Dosing
8
Gambar 3. Filter Pasir, Mangan dan Carbon Gambar 4. Cartridge Filter
Gambar 5. Membran Tabung
Gambar 6. Unit RO
Gambar 7. Generator Listrik 10 KVA 380 V dan Panel Listrik 2.6
Proses Desalinasi Air Laut dengan membran Reverse Osmosis atau filtrasi 9
Reverse osmosis (Osmosis balik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah
ke
daerah
Berkonsentrasi
tinggi
melalui
sebuah
membran
semipermeabel. Dalam penyaringan terdiri dari dua unit, yaitu unit pengolahan awal dan unit osmosa balik. Unit pengolahan awal terdiri dari pompa air baku, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 µm. Sedangkan unit osmosa balik terdiri dari pompa tekanan tinggi, membran Osmosa Balik, pompa dosing klorine, dan sterilisator ultra violet (UV). Berikut ini adalah gambaran susunan dari unit reverse osmosis.
Gambar 8. Proses Desalinasi Air laut dengan Reverse Osmosis Air baku (air laut) dipompa ke tangki reaktor (kontaktor), sambil diinjeksi dengan larutan klorin atau Kalium Permanganat agar zat Besi atau Mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air serta untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membran Osmosa Balik. 10
Dari tangki reaktor, air dialirkan ke saringan pasir cepat agar senyawa Besi atau Mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Air yang keluar dari saringan pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit. Dengan adanya filter Mangan Zeolit ini, zat Besi atau Mangan yang belum teroksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan Mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran Osmosa Balik. Air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran Osmosa Balik. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 µm. Air dialirkan ke unit Osmosa Balik dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (antiskalant) dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran Osmosa Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan klorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut. 2.7
Keunggulan dan Kelemahan Sistem Osmosis Balik 2.7.1
Keunggulan Sistem Osmosis Balik Beberapa keunggulan yang didapat berdasarkan kajian ekonomi dan hasil yang dicapai, untuk proses pengolahan air dengan metode reverse osmosis adalah sebagai berikut : a. Mengurangi kebutuhan laboratorium, b. Dapat mencapai pada tekanan tinggi, c. Dapat mengurangi kandungan garam, karbonat, total hardness, sulfat, dannitrat dari air umpan. Zat-zat yang tidak terlarut dalam air juga dipisahkan seperti koloid dan bakteri. d. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah. 11
e. Untuk umpan padatan total terlarut di atas 400 ppm, dengan penurunan padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkandibanding dengan deionisasi. f. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organic lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik untuk praperlakuan deionisasi. g. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis.
2.7.2
Kelemahan Sistem Osmosis Balik Kelemahan yang sering didapat pada pengolahan air menggunakan metode reverse osmosis adalah sering terjadinya penyumbatan (fouling/clogging) karena bahan – bahan tertentu pada permukaan membran seperti membran berkerak karena pengendapan garam terlarut dalam air karena konsentrasi air cukup pekat dan batas kelarutan terlampaui. Kerak dapat berupa kalsium karbonat atau sulfat,silika, dan kalsium klorida, dan perawatannya lebih mahal dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional. Selain itu air umpan harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan partikulatpartikulat, Operasi RO membutuhkan material dan alat dengan kualitas standar yang tinggi, serta terdapat kemungkinan terjadi pertumbuhan bakteri pada membran itu sendiri.
12
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan Jumlah air laut yang melimpah dapat dimanfaatkan sebagai alternatif bahan baku pemenuhan kebutuhan air bersih bagi masyarakat. Salah satu proses pengolahan air asin menjadi air tawar disebut proses desalinasi air laut. Ada beberapa teknologi dalam proses desalinasi, yakni proses distilasi atau penguapan, proses dengan menggunakan membran atau filtrasi (reserve osmosis), dan proses pertukaran ion. Membahas
lebih jauh, Reverse osmosis adalah sebuah proses
mengalirkan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi solute tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah
solute rendah dengan
menggunakan sesbuah tekanan, dan pada membran pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul sehingga bahan yang molekulnya lebih besar daripada molekul air akan terpisah. Peralatan yang dibutuhkan untuk proses ini antara lain pompa air baku (jet pump atau semi-jet pump), pompa celup, tangki reaktor, tangki kimia pompa dosing, filter pasir, mangan dan carbon, cartridge filter, memban tabung, unit RO, generator listrik 10 KVA 380 V, dan panel listrik. Proses desalinasi membran RO ini mempunyai banyak manfaat, baik dari segi finansial, efisiensi, dan kesehatan. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah, serta mengurangi kebutuhan laboratorium, sehingga dapat menekan biaya yang dikeluarkan. Dalam prosesnya desalinasi membran RO dapat memberi hasil yang lebih baik dari proses lain, dapat mendukung proses lain, dan sedikit berhubungan dengan bahan kimia sehingga lebih praktis dan efisien. Dengan empat tahap penyaringannya, proses ini dapat mengurangi kandungan garam, karbonat, total hardness, sulfat, dannitrat, zat-zat yang tidak terlarut dalam air, seperti koloid dan bakteri, dari air umpan, sehingga bermanfaat bagi kesehatan. 3.2
Saran 13
Air laut dapat digunakan sebagai alternatif sumber air bersih bagi masyarakat, karena ketersediaan dan manfaatnya, bagi ekonomi, efisiensi, dan kesehatan. Air laut perlu melalui proses pengolahan yang baik agar menjadi air yang layak digunakan, bahkan dikonsumsi. Salah satu pengolahannya adalah dengan desalinasi membran reserve osmosis.
14
DAFTAR PUSTAKA http://evisapinatulbahriah.wordpress.com/2012/06/04/desalinasi-air-laut-melaluimetode-osmosis-terbalik/ http://www.scribd.com/doc/73747670/Reverse-Osmosis www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/Buku10Patek/04RO.pdf http://www.suarapembaruan.com/home/perlu-dipikirkan-pengelolaan-air-lautjadi-air-minum/11219 http://jatim.tribunnews.com/2012/02/13/tarif-bahan-baku-naik-tarif-air-pdambisa-naik http://www.surabayapost.co.id/? mnu=berita&act=view&id=5ad03ec1c23ae2ca900498a0f5c8a9d5&jenis=c81e728 d9d4c2f636f067f89cc14862c file:///D:/IKMA%20smstr%205/TUGAS/PAM%20DAN %20SANITASI/Pengolahan%20Air%20Laut/Tercemarnya%20Sungai-sungai %20Kita!%20-%20Harian%20Analisa.htm#.UHVrZ_Ib3IU http://dc376.4shared.com/doc/bJVu9qAg/preview.html http://www.anneahira.com/pengertian-laut.htm http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en| id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Seawater http://www.scribd.com/doc/92804979/Sifat-air http://id.wikipedia.org/wiki/Sumber_daya_air http://kornelisekopatty.blogspot.com/2012/07/desalinasi-air-laut.html http://kukuhthoriq.wordpress.com/2010/03/22/air-bersih-dari-laut/
15
